JPS5826749B2 - N−ヒドロキシアルキルトリメリット酸イミドの製造法 - Google Patents

N−ヒドロキシアルキルトリメリット酸イミドの製造法

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JPS5826749B2
JPS5826749B2 JP50158163A JP15816375A JPS5826749B2 JP S5826749 B2 JPS5826749 B2 JP S5826749B2 JP 50158163 A JP50158163 A JP 50158163A JP 15816375 A JP15816375 A JP 15816375A JP S5826749 B2 JPS5826749 B2 JP S5826749B2
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom condensed with one carbocyclic ring
    • C07D209/44Iso-indoles; Hydrogenated iso-indoles
    • C07D209/48Iso-indoles; Hydrogenated iso-indoles with oxygen atoms in positions 1 and 3, e.g. phthalimide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/16Polyester-imides

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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に再結晶などの精製工程を経ずに工業的に
有利に純度の高いN−ヒドロキシアルキルトリメリット
酸イミド(以下HAT Iと略す)を製造する方法に関
する。
従来N−ヒドロキシエチルトリメリット酸イミドで代表
されるHATIは特公昭38−21500号公報に記載
されている様に、ジメチルホルムアミド中で反応させ、
溶媒を装置した後、活性炭で2回処理すると共に1・4
−ジオキサンから再結晶して得られている。
この方法では工程が煩雑で、収量が低い上に、得られた
化合物を通常の方法で高温重縮合させた場合、著しく着
色したポリマーしか得られない。
又N−N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリド
ン−2・m−クレゾール等を溶媒に用いる場合も同様の
欠点がある。
本発明の目的は、この様な欠点のない純度の高いHAT
Iを簡単に製造する方法を提供することにある。
本発明者らは純度の高いHATIの製造法を種種検討し
た結果HATIの製造時に副生ずる不純物の原因になる
ものとして、自己縮合化および、アミド結合化が大きな
因子であることを見い出し、これらの結合の生成を抑制
する方法を考案し本発明に到達したものである。
即ち本発明は無水トリメリット酸とモノアルカノールア
ミンとを炭素原子数が1〜12である1〜3価のアルコ
ールおよび/又は水を溶媒として反応させると共に、反
応中あるいは反応後溶媒を一部留去しあるいは留去する
ことなく、溶媒の存在する系で生成物を析出せしめるこ
とを特徴とするN−ヒドロキシアルキルトリメリット酸
イミドの製造法。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
本発明の第一の特徴は、無水トリメリット酸とモノアル
カノールアミンとの反応の溶媒として炭素原子数が1〜
12である1〜3価のアルコールおよび/又は水を用い
ることである。
これは、この様な溶媒中で反応させると、■反応の第1
段階であるアミド酸化合物の溶解性がよく第1段階の反
応を完全に行うことが出来る■生成するHATIの室温
での溶解性が小さく、反応後、冷却すればHATIが固
体として析出してくるため、再結晶操作が不要である、
■アミド結合を含む副生物は沈澱として析出しない、等
の優れた特徴を示す基本となるものである。
本発明の第2の特徴は、反応系内に水を存在せしめるこ
とである。
この為に溶媒として水を用いることも水を混合した溶媒
を用いることも、勿論本発明に含まれるのであるが、H
ATIの生成の際に水が副成するので、この生成水を系
外に取り除かなげれば無水の溶媒を用いてもよいのであ
る。
こうして、系内に水を共存せしめることの効果は、■不
純物の原因となる自己縮合化が抑制される■溶媒のアル
コール性水酸基とのエステル化が抑制される等好しい結
果となって現れるのである。
本発明で用いるモノアルカノールアミンは通常炭素原子
数2〜10のアルカノールアミン例えばモノエタノール
アミン、モノ−n−プロパツールアミン、モノーISO
−プロパツールアミン、モノ−n−ブタノールアミン、
モノ−n−ヘキサノールアミン、1−ヒドロキシ−2・
2−ジメチル−3−アミノプロパンなどがある。
本発明に用いられる溶媒は水又は/および炭素原子数が
1〜12である1〜3価のアルコールであるが、その炭
素原子数が1〜12である1〜3価のアルコールとして
は、次の様な具体例を挙げることが出来る。
■ 炭素数1〜12の脂肪族アルコール、脂環族アルコ
ール例エバメチルアルコール、エチルアルコール、n−
7”ロピルアルコール、180 7”ロピルアルコール
、n−7”チルアルコール、1so−ブチルアルコール
、t−ブチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、n
−オクチルアルコール、n−ノニルアルコール、ベンジ
ルアルコール、シクロヘキサノールナト。
■ 炭素数2〜12のアルキレングリコールおよび/又
は同アルキレングリコールのモノアルキルエーテルおよ
び/又は同アルキレングリコールモノアルキルエステル
、例エバエチレングリコール、プロピレングリコール、
■・4−フチレンゲリコール、ジエチレンクリコール、
トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチ
ルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、
エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコ
ールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブ
チルエーテルなど。
■ 炭素数3以上の多価アルコール、例えばグリセリン
等。
これらの溶媒は単独であるいは2種類以上混合して使用
出来るが特に好しいものを次に挙げる。
1so−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、
n−オクチルアルコール、ベンジルアルコール これらの溶媒の使用量は通常無水トリメリット酸1モル
当り0.1 l〜21(好しくは0.2J〜11)用い
得る。
無水トリメリット酸(TMAと略)とモノアルカノール
アミン(MAAと略)の使用モル比ハ通常TMA/MA
A=10/9〜8/10好しくは10/10〜10/1
1である。
反応の温度は、室温から200℃以上の高温まで許され
るが、好しくは、700〜140℃である。
一般に低温度での反応は収率が低く低沸点溶媒を使用す
る場合には加圧下で温度を上げたり、触媒を併用するこ
とが出来る。
触媒としては、トリエチルアミン、N−ジメチルベンジ
ルアミン、トリエチレンジアミン、インキノリン、N−
メチルモルフォリン、ピリジン、トリメチルフェニルア
ンモニウムクロリド等が用いられるが、特にピリジンが
好しい。
反応時間は通常1時間ないし数10時間である。
反応後放冷あるいは強制的に室温ないし5℃程度に冷却
すればHATIが析出してくる。
HATIの析出を容易ならしめるように、反応途中ある
いは反応終了後に溶媒を二部留去することも可能である
が、反応系から生成するに対応する量の水の少なくとも
一部分は除去せず存在させることが必要であり、好まし
くは反応系から生成するに対応する量を存在させるのが
・、オリゴマーを生成させないために入用である。
反応終了後、暖いうちにあるいは冷却後、大量の水を加
えたり、大量の水の中へ投入すればHATIが沈澱する
こうして得られたHATIを濾過し、十分に溶媒を分離
乾燥する。
高沸点溶媒を用いて製造した場合は、更にメタノール又
はエタノール/水−60/40〜0/100 (室温で
の容積比)で数回洗浄し、よく溶媒を分離し、乾燥すれ
ば純白のHATIが得られる。
これは、その後何らの精製操作を経ることなく重縮合が
可能で、色調のよいポリマーを得ることが出来る。
本発明で得られたHATIは (Rはアルキレン基) なる構造を有する。
その構造は赤外線吸収スペクトル(IRスペクトルと略
)、核磁気共鳴スペクトル(NMRスペクトルと略)お
よび酸滴定により確認する。
N−ヒドロキシエチルトリメリット酸イミド(HETI
と略称する)の場合はIRスペクトルは215型日立赤
外分光光度計を用いKBr法で測定したところ、水酸基
の存在を示す3435cIrL’(OH伸縮振動)およ
び1050CrrL−1(CO伸縮振動)、カルボキシ
ル基の存在を示す3200CrrL−1〜2500Cr
fL−1(一連の特徴あるOH伸縮振動)および169
5crrL ’(カルボキシル基のC=O伸縮振動)お
よび1460CrrL ’(OH面内変角振動+C−O
伸縮振動)、イミド環の存在を下す1761CrfL−
1,1722cIrL ’(いずれもC=0伸縮振動)
および720CrIL ”、その他に、ベンゼン環、メ
チレン基に基く一般の特性吸収が認められた。
又第ニアミド基やアミンヵルギシル塩に基く吸収は認め
られなかった。
NMRスペクトルはパリアンA−60を用い、ジメチル
スルホキシド−d6溶媒中70℃で測定した。
HETIに特有な吸収以外の吸収は認められなかった。
又比較例ではHETIの場合のメチレン基の吸収(6,
4τ)とエステル化した場合のメチレン基の吸収(5,
5τ、6.0τ)の面積より、自立縮合化した不純物の
割合を定量し、示した。
酸滴定はHETIのメタノール溶液を苛性カリのメタノ
ール溶液でフェノールフタレンを指示薬にして常法によ
り滴定した。
以下実施例によって、本発明を説明するが、これらによ
って限定されるものでない。
実施例1〜7、比較例1〜9 500CCの三ロフラスコに無水トリメリット酸96、
06 f (0,5モル)を入れ、そこへモノエタノー
ルアミン(995%)30.7P(0,5モル)をメタ
ノール/水(50150容積比)混合溶液100Ceに
溶解した溶液を加え、攪拌しながら徐徐に温度を上げ約
1時間で均一に溶解後更に温度を上げ、環流(内温83
℃)させた。
24時間後、加熱をとめ、室温まで放冷し、析出した白
色沈澱を濾過し、メタノール/水(50150)混合溶
媒で洗浄後90℃で真空乾燥したところ純白の結晶80
.5f(68,5%)を得た。
このものの酸滴定より求めた分子量は239(理論値2
35)窒素分析値6.02±0.05%(理論値5.9
6%)更に、本文に説明した方法で、HETIであるこ
とを確認した。
実施例1と同様の装置および実施例1と同じ量ノ無水ト
リメリット酸、モノエタノールアミンを用い、溶媒およ
び反応条件を変えた実施例2および比較例1を表1に示
す(実施例1も合わせて示す)比較例では環流させずに
生成する水を除去したものも含まれている。
混合溶媒の混合比はいずれも常温における容量比である
実施例 8 21の三ロフラスコに無水トリメリット酸384.2グ
、イソプロパツールアミン150.2P1エチレングリ
コール300 cc1水300CCを入れ攪拌しながら
8時間環流させた。
−夜放冷後析出した沈澱を沢過し、メタノール/水50
150(室温における容積比)混合液で洗浄後120℃
で真空乾燥した。
純白の粉末が323.1’得られた。
融点213℃、窒素分析値5.40%(N−ヒドロキシ
イソプロピルトリメリット酸・イミドの理論値は5.6
2%)であった。
この粉末の赤外線吸収スペクトルには水酸基の存在を示
す3470crIl’(0−N伸縮振動)および108
4CIIL ’(C−0伸縮振動)カルボキシル基の存
在を示す3200crrL−1〜2500crfL−1
(一連の特徴ある0−N伸縮振動)および1700cr
rL ”(カルボキシル基のC−0伸縮振動)、イミド
基の存在を示す1772m’、1728m”(いずれも
C=O伸縮振動)および1402 ’ (イミド基
のC−N伸縮振動)および735CrrL ’ その他
に三置換ベンゼン核、メチルメチレン基に基く一般の特
性吸収が、認められた。
又第2アミド基やアミン−カルボキシル塩に基く吸収は
認められなかった。
又核磁気共鳴吸収スペクトルには A:1.63τ、■、76τ ダブレット(カルボキシ
ル基のプ□トンにより各2本にスプリット)B:1.8
3τ シングレット C:2.06τ、2,19τ タフレット1):5.8
8τ 5.98τ 6.08τ 6.18τクアルテツ
ト E:6.45τ、656τ タブレット(水酸基のフロ
ラトンにより各2本にスプリット) F:8.86τ、8.95τ ダブレットの吸収があり
、各吸収は次の様に帰属される。
以上IR−スペクトル、NMR−スペクトル、窒素分析
の結果からN−ヒドロキシイソプロピルトリメリット酸
イミドであることがわかる。
参考例 1 前述の実施例、比較例で得られたN−ヒドロキシエチル
トリメリット酸イミド23.52fと次表に示す触媒と
を蒸留装置および攪拌装置のついた1ooccのガラス
容器に仕込み、窒素気流中250℃で融解後、同温度で
1時間反応させ、生成する水を系外へ装置した。
次いで徐々に減圧にし、3mrILHgに保ち250℃
で30分間、次いで260℃で300分間重縮反応を行
った後、15分間で290℃まで温度を上げ、さらに同
温度で75分間重縮合反応を行った。
得られた重合体の固有粘度を次表に示すが、この表から
、本発明方法で製造したN−ヒドロキシエチルトリメリ
ット酸イミドは重縮合せしめる場合(重合例1.3.5
)に著しく有用であることがわかる。
参考例 2 参考例1において得られた重合例5(本発明方法により
得られたN−ヒドロキシトリメリット酸イミド使用)、
および重合例6(比較例)の重合体の色調を調べたとこ
ろ次表の通りであり、重合例50重合体の方が色調も優
れていることがわかる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 無水トリメリット酸とモノアルカノールアミンとを
    、炭素原子数が1〜12である1〜3価のアルコールお
    よび/又は水を溶媒として反応させると共に、反応中あ
    るいは反応後溶媒を一部留去しあるいは留去することな
    く、溶媒の存在する系で生成物を析出せしめることを特
    徴とするN−ヒドロキシアルキルトリメリット酸イミド
    の製造法。
JP50158163A 1975-12-27 1975-12-27 N−ヒドロキシアルキルトリメリット酸イミドの製造法 Expired JPS5826749B2 (ja)

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